大豆異黃酮對雌性動物生殖系統的影響

丁浩　鄧近平　范覺鑫　李麗立　孔祥峰

中圖分類號：S816 文獻標識碼：A 文章編號：1001-0769（2014）05-0058-03

摘 要：大豆是人類膳食和畜禽飼糧中的主要蛋白質來源之一，其中富含大豆異黃酮等生物活性物質。近年來的研究表明，大豆異黃酮具有與哺乳動物內源性雌激素相似的化學結構，能與機體內的雌激素受體結合，發揮類雌激素作用和抗雌激素樣作用。大豆異黃酮是否對雌性動物生殖系統產生促進作用，目前仍存在爭議。本文從雌性動物生殖器官形態結構、發情周期和卵巢發育、生殖激素和繁殖性能等方面，系統綜述和全面分析大豆異黃酮對雌性動物生殖系統的影響，為畜牧業中科學合理利用大豆異黃酮來提高畜禽的生殖性狀提供科學依據。

關鍵字：大豆異黃酮；植物雌激素；雌性動物；生殖系統

基金項目：國家自然科學基金項目（31272462）。

作者簡介：丁浩（1989.1- ），男，碩士研究生，研究方向為動物遺傳育種與繁殖，E-mail：776469738@qq.com。

通信作者：鄧近平（1963.4- ），男，研究員，研究方向為動物遺傳育種與繁殖-母豬的繁殖調控，

E-mail：360437040@qq.com。

隨著畜牧業的蓬勃發展，大豆作為蛋白質原料在畜禽飼料中得到了廣泛應用。除了富含蛋白質外，大豆中還含有豐富的大豆異黃酮（Soybean isoflavones，SIF）、大豆多糖等生物活性成分。SIF是一種廣泛存在于豆科植物子葉和胚軸中具有多酚結構的生物活性物質，主要包括大豆黃酮、染料木黃酮和黃豆黃素等。自從1974年匈牙利科學家將異黃酮類物質用作動物飼料添加劑之后，它們已經成為近年來畜牧業領域研究的熱點。20世紀80至90年代大量的研究發現，異黃酮類物質有促進動物生長、提高動物生產力等功效[1]。在目前的畜牧生產中，SIF通常作為飼料添加劑用來提高畜禽的生產性能和產品品質；在醫學方面，常用于抗腫瘤、抗溶血、抗氧化與抗病原菌等[2]，還可以提高機體的甲狀腺激素水平[3]。由于SIF的結構與雌激素相似，具有類雌激素的雙向調節作用，因此又被稱為植物雌激素。雖然SIF是研究得最多、最深入的大豆成分之一，但人們對其安全性仍不甚了解，尤其是對其影響動物繁殖生理機能的機制缺乏深入研究。研究SIF對雌性動物繁殖性能的影響及其分子機制具有重要意義。當今社會很多因素會引起人類生殖能力的下降，對食物中所含的雌激素和類雌激素類物質食用過量很可能是直接隱患。SIF的類雌激素作用和抗雌激素樣作用是否對雌性生殖系統產生毒副作用仍存在較大的爭議，本文對近年來的國內外相關研究進展進行了系統綜述，以期指導畜牧生產中SIF的科學合理使用。

1 SIF對雌性動物生殖器官形態結構的 影響

You等報道，在飼料中添加300 mg/kg的異黃酮類物質，可使雌鼠后代的陰門提早開張，但是添加800 mg/kg的異黃酮類物質會出現雌激素效應，使雌鼠后代表現為持續發情[4]。過量采食添加異黃酮類物質的飼料也會增加成年雌鼠子宮等生殖器官的重量[5]。Jovana的研究表明，為出生5或10 d的小鼠每天每千克體重補充5 mg染料木素，不影響小鼠的子宮重，但子宮有不正常增加的現象，說明子宮對雌激素的應答出現紊亂[6]；給出生5～10 d的小鼠每天每千克體重飼喂5 mg染料木素，不影響小鼠的卵巢重及卵巢上的卵泡數，但可顯著降低卵巢中黃體的數目。于產后5～10 d給成年雌性小鼠飼喂添加異黃酮的飼料，會影響雌性后代的卵巢重量和卵泡大小[7]；也有研究表明，給新生兒暴露異黃酮可導致小鼠卵巢形態的改變[8]。

植物雌激素可能會對動物的生殖系統和生長發育造成不利影響，如誘發生殖障礙、腫瘤及其他病變。North報道，妊娠婦女經常食用豆制品，所生下的男嬰尿道下裂發生率分別是對照組的3.67倍和3倍，推測可能是植物雌激素在體內與雌激素受體結合對男嬰的生殖系統產生了負面影響[9]。

Newbold等人為出生1～5 d的雌性小鼠皮下注射50 mg/kg的GEN，雌性小鼠生長到18月齡時卵巢內的黃體缺失，并出現子宮內膜的增生[10]，并且子宮的病理變化隨時間推移逐漸加劇[11]。體外研究顯示，染料木黃酮對鼠卵母細胞的成熟作用、受精作用及胚胎發育的影響[12]，在體外成熟過程中用GEN處理卵母細胞，會導致植入母鼠后胚胎吸收的增加、胎盤和胚胎重量的減少，提示GEN對鼠的胚泡有毒性效應，且與胚泡隨后的發育缺陷緊密相關[13]。

Delclos等人的研究表明，500 mg/kg的染料木黃酮和50 μg/kg的炔雌醇會對連續實驗鼠產生相似的影響，包括減少體重、增加陰道張開以及改變幼年動物的發情周期[11]。在慢性中毒實驗中，500 mg/kg的染料木黃酮可誘導腫瘤抑制基因的表達，炔雌醇能顯著增加子宮損傷率（非典型局部肥大和鱗狀轉移瘤）[14]。

2 SIF對發情周期和卵巢發育的影響

動物的發情周期是動物機體下丘腦-垂體-卵巢軸通過分泌多種激素協同作用的結果。SIF特別是染料木素對動物的發情周期會產生一定的副作用。Jefferson等人的研究表明，利用染料木素處理新生期小鼠，可劑量依賴性地顯著延長小鼠的發情期，說明這些小鼠的發情周期被破壞[15]；以12.5、25、50或100 mg/kg的染料木素處理SD大鼠，導致正常發情周期大鼠的數量減少[16]；Tom則得到動物發情期延長的結果，即以染料木素處理雌性大鼠，發現9只中有6只表現為發情期延長，而另外3只表現為持續發情[17]；Bateman的研究結果則表明，利用染料木素處理的雌性大鼠，少于30 %的表現為正常的發情周期，多于70 %的表現為持續發情或不發情[18]。

Jefferson使用10 mg/kg的染料木素處理雌性大鼠，發現大鼠出生24 d時卵巢中多卵子卵泡的數量顯著增加[19]。給小鼠口服染料木素可顯著增加出生后19 d小鼠卵巢中多卵子卵泡的數目。給CD-1和C57B1/6小鼠皮下注射染料木素，可劑量依賴性地增加卵巢中多卵子卵泡的數目，高劑量組小鼠幾乎都有多卵子卵泡[20]。同時，給CD-1[19]和C57B1/6[8]小鼠口服染料木素后，也發現卵巢中有多卵子卵泡的存在，說明染料木素對卵巢的生物學活性不隨補給途徑的改變而改變。以染料木素處理缺失Erα的新生期小鼠會誘發多卵子卵泡，而在缺失Erβ小鼠則不會誘發，說明染料木素誘導多卵子卵泡是通過與ERβ結合而發揮雌激素效應的[19]。

哺乳動物的卵子在出生前即完成了第一次的減數分裂。在出生時，小鼠擁有大的卵子簇，卵子通過細胞內橋相連。這些卵子簇在出生后第一周分離開成為單獨的卵子并被顆粒細胞保圍起來形成原始卵泡。以50 mg/kg的染料木素處理出生后1～5 d的小鼠，可抑制其卵巢的分化，卵巢中大量卵子仍通過細胞間的橋梁相連[21]。另外，體內外實驗均表明，染料木素暴露能直接抑制卵母細胞巢裂解和原始卵泡募集[22]。在出生1～5 d給予50 mg/kg的染料木素處理，可導致4月齡時黃體完全缺失，且排卵停止[15]；在小鼠飲水中添加染料木素，可導致小鼠卵子成熟減少[23]。SIF同時可以影響卵巢的結構和排卵功能。Jefferson的研究發現，低劑量的GEN能促進卵巢排卵的發生，而高劑量的GEN反而對超數排卵呈現出抑制作用[20]。

3 SIF對雌性動物生殖激素的影響

在動物的生殖系統中生長軸激素起著很重要的調節作用，尤其是GH和IGF-1。李萬里[24]等人研究發現，用SIF治療卵巢切除大鼠，其骨內膜中IGF-N和IGF-N mRNA的表達水平均有所增加。Bateman的研究提示，利用染料木素處理新生大鼠，能抑制成年期大鼠GnRH的活性，且ER-α在這一過程中起核心作用，這可能是染料木素影響動物發情的主要原因[18]。下丘腦KISS/GPR54信號通路是調控GnRH合成和分泌的重要因素，Todd的研究表明，給大鼠飼喂10 mg/kg的染料木素后，伴隨著下丘腦AVPV和ARC核中KISS陽性神經纖維數目的減少，成年雌性大鼠下丘腦AVPV核中的KISS-ir消失[25]。

對垂體和卵巢的研究表明，利用染料木素處理新生大鼠，可改變垂體對GnRH的應答能力，高水平的染料木素導致GnRH刺激后垂體LH分泌水平降低。給奶牛飼喂高水平大豆日糧可能導致發情周期紊亂，且在妊娠早期出現多種卵巢功能障礙[26]，這可能是因為日糧中的植物雌激素抑制了促黃體素的分泌，從而引起孕酮減少，導致母豬的流產率升高。非致毒劑量的染料木素能顯著降低豬顆粒細胞孕酮的合成，這一過程是通過降低3β-HSD基因的表達實現 的[27]。

性激素水平及其受體的表達是維護生殖器官發育和正常生殖機能的決定性因素。王根林報道，SIF在動物體內是以雌激素的受體為中介，既能影響下丘腦促性腺激素釋放激素的水平，也會影響垂體受體基因的表達[28]。目前的研究發現，飼料中添加SIF可以刺激初情期前母鼠陰道的開張，降低65日齡時血清雌激素含量，并在飼喂8周后影響子宮間質和腺上皮上雌激素受體的表達分布。Richter用不同濃度的染料木黃酮和黃豆苷元處理人體胎盤滋養層細胞，可顯著減少這些細胞中孕酮和絨毛膜促性激素的產生及細胞增殖。Dang等人研究了1～10 mM的黃豆苷元對豬卵母細胞細胞核及細胞質的成熟作用和對卵丘細胞生成類固醇活性的影響[29]。在體外培養24～48 h顯著抑制了卵丘細胞孕酮的分泌，但對雌激素的分泌卻沒有任何誘導效應[30]。

4 SIF對雌性動物繁殖性能的影響

4.1 SIF對繁殖力的影響

染料木素能使生長期動物表現為低繁殖力或不育。Nagao研究證實，給新生大鼠100 mg/kg·d的染料木素，會影響大鼠的生育力[16]。Jefferson給雌性小鼠補充0.5或5 mg/kg·d的染料木素，發現6月齡時兩個處理組小鼠均表現為生育健康后代的能力顯著下降，可能是因為染料木素導致小鼠子宮重配胎著床位點減少，且存在胚胎的吸收[15]。Chan的研究表明，染料木素可導致小鼠體外受精率降低及早期胚胎發育受損[23]。導致上述結果的另一個原因可能是，子宮對雌激素刺激缺少適當的應答，因為當使用己烯雌酚處理小鼠時，其血清中的雌二醇、孕酮和睪酮水平均無變化。在成年雌鼠懷孕期間飼喂異黃酮類物質會導致成活率的下降和畸形的產生[31]。

尹艷云等研究表明，在成年雌鼠的妊娠期間飼喂含400 mg/kg的SIF飼料會顯著影響其雌性后代的初次發情期、血液雌激素濃度、生殖器官發育等性狀，但在未妊娠期間長時間飼喂添加SIF的飼料卻對后代的各項指標均無顯著差異，說明在非妊娠期間飼喂含適當劑量以下的SIF飼料不會對小鼠的后代造成顯著影響[32]。目前小鼠飼料中的蛋白含量為 18 %～25 %，而大豆原料中SIF的含量大約為2 000 mg/kg[33]，飼料中的蛋白質一般是由大豆原料來提供的，這樣飼料中的SIF含量就會遠遠超過400 mg/kg，進而會影響到后代的生殖生理性狀。

4.2 SIF對泌乳力的影響

劉根桃等試驗顯示，在經產二花臉母豬分娩的第1～45 d期間在飼料的日糧中添加 5 mg/kg的SIF，可極顯著提高母豬產后第5 d的泌乳量，并且促進了仔豬的生長和母豬的再次發情[34]。劉根桃等在妊娠母豬產前一個月開始在飼料中添加5 mg/kg的SIF，直至產后一周停止，經產母豬在分娩后第10和20 d的泌乳量分別顯著提高了10.57 %和14.67 %[15]，所產仔豬出生窩重和20日齡窩重也顯著提高。韋習會等人在大約克夏母豬和二花臉母豬上的研究也得出了相似的結論[35]。

4.3 SIF對產蛋量的影響

周玉傳等研究結果表明，添加SIF的鴨飼料降低了產蛋初期浙江紹興方鴨的產蛋性能，而提高了產蛋后期的產蛋性能；SIF能顯著提高產蛋后期浙江紹興鴨的產蛋性能，并且表現出劑量效應，SIF的適宜添加量為5 mg/kg[36]。總而言之，在飼料中添加適量的SIF，可以提高產蛋鴨和蛋雞的產蛋性能、促進卵泡的發育。

5 小結與展望

SIF對雌性動物的生殖系統具有雙向調節作用，飼喂不同劑量的SIF會對雌性動物的生殖器官和繁殖性能產生不同程度的影響。合適劑量的SIF具有類雌激素作用，可改變新生動物卵巢和子宮的發育，進而影響動物的發情周期和孕育過程；過量飼喂SIF會導致動物出現發情延緩、胚胎丟失和不孕等癥狀。目前關于SIF影響生長期雌性動物繁殖性能的研究還比較缺乏，其對動物發情周期的調控作用也有待深入研究。所以，研究SIF對雌性動物生殖系統的影響也成為了重中之重，這可為畜牧業中利用SIF提高畜禽的繁殖性能提供科學依據。

□□參考文獻：（36篇，略）